CN103502653A - 具有叶片的轴向保持装置的涡轮机转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机转子，例如多流涡轮喷气引擎风扇转子，其包括具有边缘上的鸽尾形截面的大致轴向的狭槽的盘（4），和单独安装在所述狭槽中的叶片（6），一轴向楔（143）设置在叶片根部与狭槽底部之间，一横向锁（144）沿叶片的上游方向在它们的狭槽中提供叶片的轴向障碍，所述锁被引导到形成在狭槽的侧壁中的径向凹口中，并沿径向撑靠所述楔。该转子的特征在于，所述轴向楔（143）通过接靠一固定到所述盘（4）上的横向环形部件（145）而沿上游方向被固定。

Description

具有叶片的轴向保持装置的涡轮机转子

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，更具体说是涉及多流涡轮风扇引擎领域，其在前部具有风扇；并涉及装容在转子盘边缘上的轴向狭槽或槽中的叶片的轴向锁定。其主要涉及风扇叶片在风扇盘上它们的容器中的锁定。

背景技术

多流涡轮喷气发动机引擎包括气体涡轮引擎，其驱动通常位于该引擎前部的风扇。风扇通常包括转子盘，该转子盘具有多个径向风扇叶片，所述风扇叶片沿周向相互间隔开，并固定于一形成在其边缘上的单独的狭槽中。所述狭槽大致沿轴向取向，并具有鸽尾形的截面。它们的形状与叶片根部的形状互补，以在叶片受到由于盘旋转而产生的离心力时将叶片根部固定就位。所述叶片通过将它们轴向引入狭槽中而单独安装。它们利用一轴向楔而沿径向楔入，所述轴向楔滑入到所述狭槽的底部与叶片根部之间。它们通过基本由低压鼓或推进转子形成的一支座而沿下游方向轴向固定，所述推进转子固定到下游风扇盘上，并通过一锁向上游方向沿轴向固定。上游和下游是参照气流穿过引擎的方向而限定的。

当受到空气动力时，已提出将叶片轴向保持在其容器内的方案，其包括一轴向部件，该部件因此趋向于使其相对于所述狭槽滑动。例如，在以申请人公司名义的文献FR2345605中，所述锁由一位于一垂直于所述轴向楔的径向平面中的U形部件形成，其自身固定在形成在叶片根部中和所述狭槽的侧壁中的径向凹口中。

在文献FR2690947中，轴向叶片保持装置由轴向楔和锁形成，所述轴向楔位于狭槽底部中的叶片根部下方，所述锁垂直于该轴向楔，叶片根部抵靠该锁而进入上游轴向支座。该锁设置在径向凹口中，所述凹口形成在所述盘的齿的侧壁中—两相邻狭槽之间的盘的边缘的部分称为一个齿。所述锁和楔通过沿径向穿过一第一突缘和一第二突缘的螺钉连接在一起，所述第一突缘沿上游方向延伸所述轴向楔，所述第二突缘与所述锁成直角而固定于该锁上。应注意到，根据该文献，一隔离件插设在锁与叶片根部之间，以阻尼由风扇叶片冲击损坏所引起的轴向载荷，其中风扇叶片冲击损坏由例如外来物体的吸入所导致。该隔离件由可变形材料，例如蜂窝结构制成，以吸收冲击能。

在风扇转子中，叶片包括翼面和根部，用于安装到盘上，但无内嵌平台。叶片间平台添加到叶片中间，以确保穿过转子的气流通路的径向内表面的连续性。这些叶片间平台，在由金属制成时，通过穿过两个轴向孔眼的轴向栓固定到盘边缘的齿上，所述孔眼将它们中的一个固定到齿上，将它们中的另一个固定到叶片间平台上。

一般引擎所配备的风扇叶片，具有较长的弦，并由复合材料制成，通过设置在它们的球形根部下的轴向楔而固定，所述轴向楔同样由复合材料制成。根据现有技术，对于此种实例，所述轴向楔通过沿上游方向螺纹连接到用于轴向保持叶片的锁而固定。此连接占据所述盘的齿的上游边缘之间的较大空间，如图1中所示。在楔与锁之间的该螺纹连接的大体积因此意味着转子鼻罩的后壳环必须避免该区域。该鼻罩为流线形的件，其形成该风扇转子的上游外表面。

如图1所示，所述楔的相对于锁的上游面的突出部无特别的问题，是可接受的，因为在由罩后壳环形成的下游体积中存在其空间。

然而，此方案具有一定缺点：

当叶片间平台为复合的盒截面类型时，有必要使用前壳环将它们固定就位，所述前壳环与上述罩分离开。这是因为此罩的后部不具有能够履行此保持功能的机械强度。这样的壳环因此必须具有圆齿的并充分打开，使其不与轴向楔干涉，并使它们可穿过。

因为轴向楔如同风扇叶片那样由复合材料制成，所以由轻合金制成的金属头部必须粘结到其上，以提供与锁的螺纹连接。所述楔因此更难于制造。

楔/锁组件的制造成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是创造一种风扇转子，其不具有上述方案的缺点。

根据本发明，涡轮风扇转子包括具有边缘和所述边缘上的鸽尾截面的大致轴向狭槽的盘，以及单独安装在狭槽中的叶片，一轴向楔设置在叶片根部与狭槽底部之间，一横向锁沿叶片的上游方向在它们的狭槽中提供轴向障碍，该横向锁被引导到形成在狭槽的侧壁中的径向凹口中，并沿径向抵靠所述楔，其特征在于，所述轴向楔通过邻接一固定到所述盘上的横向环形部件而沿上游方向被固定。

本发明的方案因此在于去除轴向楔与锁之间的螺钉-螺母型连接。

此方案具有简化结构，同时又满足轴向楔和锁的技术规范的优点，即：

-轴向楔可被替代。

-其有利于安装操作。该轴向楔可使用锤安装，并使用惯性工具拔出。

-该轴向楔的位于叶片的球状物下的部分与之前的方案中的轴向楔相比较无变化，其几何形状与叶片的球状物相连。

-轴向楔如同在现有技术方案中那样定位叶片。

-轴向楔在引擎停止时沿径向定位锁。

-楔的轴向邻接部沿下游方向由锁或由低压压缩机的鼓确保，如同在现有技术方案中那样。

-如果转子包括复合盒截面叶片间平台，则该方案适于具有由钛制成的上游壳环，以将它们固定就位。

这样，根据地实施例，当转子包括利用用于保持叶片间平台的上游壳环而固定就位的叶片间平台时，此壳环形成所述轴向楔可接靠于其上的横向环形部件。

优选地，所述轴向楔包括一形成轴向邻接部接靠所述上游壳环的径向片；更特别地，所述锁包括一形成所述轴向楔的轴向邻接部的轴向突缘。

根据另一特征，所述锁包括一隔离件，其由可通过在锁与叶片根部之间加压而变形的材料制成。

根据另一实施例，在转子包括通过叶片间平台保持壳环固定就位的叶片间平台的情况下，所述用于固定轴向楔的环形部件形成沿上游方向用于转子的保护锥。在此实施例中，该平台保持壳环包括用于固定到转子盘上的径向法兰，该法兰具有圆齿以形成开口，通过所述开口轴向楔沿轴向挤靠所述横向环形部件。

根据一个特征，所述轴向楔包括一轴向突缘，该突缘具有径向孔，利用该孔，所述轴向楔可从它们的狭槽中拔出。

本发明还涉及包括如此限定的风扇转子的前-风扇涡轮风扇引擎。

附图说明

通过对参照附图而进行的一些非限定性实施例的详细描述，更多的特征和优点将变得明显，其中：

图1为一双流（旁路）涡轮喷气引擎的轴向截面图。

图2为根据本发明的轴向楔与风扇转子的叶片保持锁之间的连接的透视图。

图3为显示图2中锁与轴向楔之间的连接的通过一狭槽的轴向截面图。

图4为显示根据本发明第一实施例的轴向楔与锁之间的连接的通过一狭槽的轴向截面图。

图5显示从上游端无叶片间平台保持壳环的等轴3/4透视图中图4中的连接，这些平台自身并未表示。

图6为根据本发明第二实施例的连接的透视侧视图。

图7为根据第二实施例的转子的3/4前透视图。

具体实施方式

图1中的涡轮喷气引擎为具有前风扇2的双流（旁路）引擎，所述前风扇包括风扇盘4，在风扇盘4上，风扇叶片6通过它们的根部保持在形成于边缘中的狭槽内。此盘通过悬突安装在低压轴上，该低压轴同样支撑紧邻所述盘下游的它紧固于其上的低压或升压压缩机的鼓7。一圆锥形总体形状的部件5固定在风扇盘的上游侧；此部件具有朝引擎的入口引导气流的基本空气动力学功能。

图2和3显示根据现有技术的，风扇叶片6在风扇盘的狭槽41中的安装。一轴向楔43滑动到叶片的根部下，以将叶片径向保持在其狭槽中，一垂直于楔43的锁44滑入形成在所述盘的上游侧上的狭槽的侧壁中的凹口中。所述轴向楔包括零件43a和上游端突缘43b，其中零件43a容纳于该狭槽中，上游端突缘43b突伸过盘4，并用于将其与锁44相连。该连接由穿过突缘43b和与锁相连的突缘44a的螺钉45提供。此安装使轴向楔43和锁44固定不动，所有这些将叶片固定于其狭槽中；而且该叶片在下游端轴向接靠所述升压鼓。

如图3中所示，此连接方法占据一定量的空间，并妨碍罩5的安装。罩5包括具有径向法兰的肋51，肋51通过所述法兰固定到盘4上。后外边缘52将叶片间平台8沿轴向阻挡在盘上，这些叶片间平台以另一种方式沿径向保持。

现在介绍楔-锁组件的一实施例，其使得可节省空间，并且在叶片间平台不由金属制成，并且无法使用现有技术的工具固定就位时可更容易地安装所需要的叶片间平台保持壳环。

图4和5图示第一实施例。盘4和叶片未变。一轴向楔143滑动到叶片6的根部下，进入叶片根部与狭槽底部之间可利用的空间内。该楔包括叶片下的轴向部分143a，以及向上游方向延伸的突缘143b，一径向突片143c在上游端终止该突缘，并形成一轴向邻接部。

在此例中，一垂直于该轴向楔的横向锁144，滑入形成在狭槽侧壁中的凹口中。与锁成直角的突缘144a沿上游方向延伸，直到其接靠轴向楔143的径向突片143c。根据现有技术中已知的方案，一蜂窝隔离件144b插在锁44与叶片根部之间。

叶片间平台8’被固定就位，通过壳环145而保持抵抗离心力，壳环145包括环形部分145b，该环形部分撑靠形成在叶片间平台8’上的对应楔突缘8'a。壳环145的环形部分145b的外表面形成一空气动力学表面，该空气动力学表面与叶片间平台8'的表面连续。一径向法兰145a穿有未示出的孔，壳环通过所述孔栓接到齿42的前表面上。此径向法兰还形成突片143c的轴向端止动部。

在壳环145的上游侧，锥体5'撑靠此环的上游面；其通过任何适当方法固定到盘4上。

将该组件安置到一起包括安装叶片，使用滑入径向凹口中的锁将它们锁住，将轴向楔143引到叶片下，由于要求紧密配合，因而可使用一木槌。突片143b接靠突片144a。锁144包括与凹口配合的齿刃，以其压在楔143上时径向楔入。环形壳环145的安装通过撑靠突片143b的上游面而锁住该组件。

图6和7显示本发明的另一种形式。

轴向楔243包括轴向部分243a和上游突片243b，该轴向部分243a定位在叶片根部与狭槽底部之间，该上游突片243b在此例中是直的，无径向返回。一锁244如同之前的锁144那样轴向保持所述叶片；一用于叶片间平台的离心保持的环形壳环245包括用于支撑在形成于叶片间平台上的上游突片上的环形部分。一径向法兰245a栓接到盘4的边缘的齿上，并将壳环固定在盘上。此壳环与之前的壳环的区别在于，它不执行沿轴向楔入楔243的功能。这些楔轴向压靠一轴向肋，该轴向肋通过形成在径向法兰245a中的开口245a'而固定到罩5″上。该固定到罩上的轴向支撑肋5″a可以与其形成单一件或可以加到其上。

在组装时，叶片6使用对应的轴向保持锁244而被放入它们各自的狭槽中，随后，轴向楔243在叶片根部与狭槽底部之间滑入。该壳环245被栓接46到边缘的齿上。开口245a'保持突缘243b的端部，如图7中清楚地所示。在安装罩5″时，肋5″a撑靠突缘243b，该突缘243b因此在引擎工作时沿上游保持抵抗任何移动。

在拆卸时，一形成在突缘中的一孔使得可以已知方式使用拔除工具。

这两个实施例中的任一个均可使得轴向楔由复合材料制成。

Claims (9)

1.一种涡轮机转子，例如涡轮喷气发动机风扇，其包括盘（4），所述盘（4）在边缘上具有大致轴向的并具有鸽尾形截面的狭槽（41）；单独安装在所述狭槽中的叶片（6）；以及安装在所述狭槽之间的叶片间平台（8'），一轴向楔（143；243）设置在所述叶片的根部与所述狭槽的底部之间，一横向锁（144；244）提供所述叶片在它们的狭槽中的上游轴向封锁，所述锁被引导到形成在所述狭槽的侧壁中的径向凹口中，并沿径向撑靠所述楔，其特征在于，所述轴向楔（143；243）通过接靠一固定到所述盘（4）上的横向环形部件（145；5″a）而沿上游方向被固定，所述叶片间平台（8'）利用一环形壳环固定就位，所述壳环包括部分（145b，245b），一形成在所述叶片间平台（8'）上的突缘（8'a）可抵靠该部分（145b，245b）。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，将所述叶片间平台固定就位的所述环形壳环还形成所述横向环形部件，所述轴向楔（143）接靠所述横向环形部件。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述轴向楔（143）包括一形成所述壳环（145）的轴向止动部的径向突片（143b）。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述横向锁（144）包括一形成所述轴向楔（143）的轴向邻接部的轴向突缘（144a）。

5.根据前述权利要求中任何一项所述的转子，其特征在于，包括一隔离件（144b），该隔离件由可通过在锁与叶片根部之间加压而变形的材料制成。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述平台利用一壳环（245）固定就位，所述用于轴向固定所述楔的环形部件（5″a）形成保护所述转子的上游侧的锥体（5″）的部分。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，固定所述平台的所述壳环（245）包括用于固定到所述盘上的径向法兰（245a），所述径向法兰（245a）具有圆齿，以形成开口（245a'），所述轴向楔（243）通过所述开口（245a'）沿轴向撑靠所述横向环形部件（5″a）。

8.根据前述权利要求中任何一项所述的转子，其特征在于，所述轴向楔（243）包括一具有径向孔的轴向突缘（243b），所述楔利用所述径向孔可从它们的狭槽中拔出。

9.一种涡轮风扇引擎，其包括根据权利要求1-8中任何一项所述的风扇转子。

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